Разгон... Sound Blaster'а

Крис Касперски

Статья была опубликована в журнале "Компьютер пресс"

Сказали бы мне некоторое время назад, что обычный Sound Blaster может наглым образом тормозить всю систему, я бы просто не поверил. Но… именно такой экземпляр Blaster'а мне попал недавно в руки. Причем, как показало небольшое расследование, это был дефект не конкретного экземпляра, а непосредственно самой модели, причем не одной, а сразу нескольких!

Изменением всего одного байта драйвера звуковой карты мне удалось значительно увеличить производительность системы, причем безо всякого ущерба для функциональности! О том, как был найден этот зловредный байт, и рассказывает настоящая статья.

...все началось с того, что я, заинтересовавшись новыми мультимедийными командами, решился-таки приобрести Pentium-III, поскольку мой старичок CELERON-300A их не поддерживал. Понятное дело, вместе с процессором потребовалось приобретать и новую материнскую плату, а поскольку на современных матерях ISA-слоты отсутствуют, пришлось менять звуковую карту Gold Edison на что-нибудь поновее. Выбор пал на Sound Blaster-128 PCI <CT 4830/PCI> от Creative (собственно, ничего более стоящего в магазине и не было).

Ничуть не стремясь к чудесам производительности (и на прежнем процессоре все буквально "летало"), я все же ожидал, что Pentium-III 733 будет, по крайней мере, не медленнее. А вот, как бы не так! Производительность системы после апгрейда существенно упала, и работа с ней превратилась в сплошное мучение. Постоянно используемые мною приложения Adobe Acrobat Reader и компьютерный словарь Lingvo выдерживали пяти-семи секундную паузу при загрузке (тогда, как прежде, они запускались практически мгновенно), такая же пауза наблюдалась у Microsoft Word и Microsoft Visual Studio при первом обращении к панелям инструментов и меню. Особенно замедлилась скорость открывания файлов в "Универсальном проигрывателе" – прежде выполняясь практически мгновенно, теперь она отнимала несколько секунд.

Перерыв все настойки BIOS, и, даже, переустановив операционную систему (Windows 2000 для справки), я не добился ровным счетом ничего, правда, выяснил, что на Windows 98 все работает отлично – ни задержек, ни тормозов там нет, и все приложения грузятся как из пушки: значительно быстрее, чем раньше. В конце туннеля замаячил свет: раз под Windows 98 система работает, значит, это не аппаратный, а программный глюк Windows 2000. Что ж, будем лечить!

Первым делом требовалось установить, – кто же вызывает задержку. Традиционно такие задачи решаются с помощью профилировщика, но, как назло, ни одного из них не оказалось под рукой, а бежать покупать диск среди глубокой ночи как-то не хотелось. На выручку пришел отладчик, интегрированный в Visual Studio (впрочем, подошел бы и любой другой, например Soft-Ice или Windeb).

Рассуждал я следующим образом: "раз и Word, и Visual Studio, и многие другие приложения при первом обращении к меню вызывают задержку, очевидно, виновники не они, а какой-то системный компонент, загружаемый ими. Если этот зловредный компонент автоматически загружается вместе с самим приложением, то пауза возникает при его запуске (как, например, в Adobe Acrobat Reader). А если же он загружается динамически – при возникновении в нем необходимости, – задержка появляется при обращении к меню".

Загрузив Word в отладчик и щелкнув мышкой по меню, я с удовлетворением отметил, что в окне "DEBUG" появились следующие строки:

Loaded 'C:\WINNT\system32\winmm.dll', no matching symbolic information found. Loaded 'C:\WINNT\system32\wdmaud.drv', no matching symbolic information found. Loaded 'C:\WINNT\system32\wdmaud.drv', no matching symbolic information found. Loaded 'C:\WINNT\system32\wdmaud.drv', no matching symbolic information found.

Ага! Все-таки что-то грузится! Остается только разобраться что… Заглянув в Platform SDK, я выяснил, что динамическая библиотека "winmm.dll" обеспечивает работу со звуком и мультимедиа, а, загрузив ее в HEX-редактор, быстро нашел текстовую строку "wdmaud.drv", красноречиво свидетельствующую о том, что драйвер "wdmaud.drv" грузит не кто иной, как "winmm.dll".

Логично, что "wdmaud.drv" предназначается для вывода звука, и это действительно так, поскольку его имя обнаружилось во вкладке "Драйвера" Sound Blaster'a в "Устройствах системы". Может ли Blaster или его драйвер вызывать тормоза? А почему бы и нет! Чтобы проверить это предположение я решился временно удалить "winmm.dll" из папки SYSTEM32. Но под Windows 2000 это сделать не так-то просто! Во-первых, winmm.dll уже используется системой и, стало быть, доступ к ней заблокирован даже для администраторов, а во-вторых, даже если ее и удалить, она все равно будет автоматически восстановлена операционной системой из резервной копии!

Чтобы воспрепятствовать этому, необходимо заблаговременно удалить winmm.dll из папки WINNT\system32\dllcache. А затем переименовать "winmm.dll" во что-нибудь другое, скажем "winmm.dl_". Весь фокус в том, что переименования используемых динамических библиотек система не запрещает, автоматически корректируя все активные ссылки, но после перезагрузки приложения будут по-прежнему пытаться загрузить именно "winmm.dll" (откуда же им знать о переименовании?!) и… не найдут ее! (Что мне, собственно, и нужно).

После удаления "winmm.dll" все тормоза мигом исчезли, но… вместе с ними исчез и звук, а, согласитесь, что за компьютер без звука! С другой стороны, приложениям наподобие Word, Visual Studio, Adobe Acrobat Reader звук совсем ни к чему (во всяком случае, у меня отключена озвучка пунктов меню и закрытия/открытия окон). Так почему бы не подсунуть им липовую "пустышку": динамическую библиотеку, имеющую то же самое имя, но не выполняющую никаких действий – просто возвращающую управление при вызове, а всем остальным приложениям (действительно нуждающимся в звуке) позволить обращаться к настоящей "winmm.dll"?

Сказано – сделано! Наскоро склепав dll'ку, не экспортирующую ни одной функции, я раскидал ее по всем каталогам, в которых находились исполняемые файлы Word, Visual Studio и других приложений.

Дело в том, что при загрузке динамических библиотек система сначала ищет их в каталоге приложения, и только если ее там нет, переходит к системному каталогу Windows.

C Word и Visual Studio этот фокус удался, а вот с Acrobat'ом не прошел – не понравилось ему, что в "пустышке" отсутствует функция "timeGetTime". Но трудно, что ль ее создать? (Тем более что ее прототип присутствует в SDK).

Наконец-то, с новым компьютером стало можно работать, а не мучаться, как раньше! Разве не прелесть – ни тормозов, ни задержек! Все буквально летает – не успеваешь щелкнуть по иконке, как приложение уже появляется на экране! Но подобный "грязный хак" не мог вызвать у меня должного удовлетворения. Ведь я не нашел причину глюка, а всего лишь загнал его поглубже внутрь.

И вот на Новый год, когда чудом выдалось несколько часов свободного времени, я решил взять врага если не штурмом, то осадой. Пошагово трассируя стартовую процедуру этой злощастной DLL, я искал функцию, вызывающую задержку, а, находя такую – перебирал все вложенные в нее функции одну за одной, а затем вложенные во вложенные... (В том, что тормоза вызвала именно стартовая процедура, у меня не было никаких сомнений, ибо задержка возникала именно при инициализации).

Через десяток минут я был вознагражден! Следы вели к функции OpenDriver, что выглядело логично, ибо наличие бага в штатной библиотеке "winmm.dll" производства Microsoft Corporation мне казалось сомнительным – она ведь одна на все карты, да и с прежним Blaster'ом работала без нареканий. Вот драйвер нового Blaster'а – дело другое! Нет ничего невероятного в том, что его инициализация (то бишь "открытие") происходит с задержкой. Круг "подозреваемых" сузился, но все же не было ясно, кто истинный виновник – непосредственно железяка или ее родной драйвер.

Пройдясь несколько раз дизассемблером по драйверу Blaster'a, я не нашел ничего, способного вызывать задержку, напротив, очень аккуратный и профессионально составленный код.

Выходит, все же железка?! Эх, если бы не Новый год, было бы можно вернуть ее продавцу с претензией на обмен… А вдруг не железка? Может мать? Теоретически мог иметь место конфликт с контроллером PCI-шины или просто кривой контроллер…

Продолжая копаться в недрах драйвера, я неожиданно заметил, что OpenDriver вызывается четырежды с последовательной инициализацией портов "wave", "midi", "mixer" и "aux", причем первые три инициализации пролетали на ура, а последняя-то и вызывала задержку.

Вот оно что! Виновата все же железка! AUX-порт на Blaster'е действительно был (хотя мною никак не использовался) и даже успешно функционировал, хотя до жути медленно инициализировался.

А зачем мне AUX-порт? Мне и обычных портов с лихвой хватает! Стоит ли ради него терпеть задержки?! В общем, я решил запретить драйверу инициализацию AUX'а (действительно, глупо инициализировать то, с чем все равно не работаешь). Конечно, правильнее всего было бы переписать код "winmm.dll", но… вносить исправления в двоичный файл чрезвычайно тяжело и весьма небезопасно. Поэтому я ограничился тем, что забил строку "AUX" нулями (в моей версии файла она расположена по адресу ".7752BB18"). Функция OpenDriver, получив на вход пустую строку, ничего не инициируя, просто возвращает управление.

Итак, что же конкретно должны сделать читатели, желающие устранить этот дефект у себя? (Если, конечно, у них он есть). Распишу все действия по шагам:

Шаг первый: зайдя в систему под именем (или с правами) администратора, переместите "winmm.dll" из каталога WINNT\system32\dllcache в какой-нибудь другой каталог, где вы храните резервные файлы. (Это на тот случай, если вы передумаете и захотите вернуть все на место)

Шаг второй: скопируйте WINNT\system32\winmm.dll в winmm.dl1 и откройте его в любом HEX-редакторе (например, Hiew'e, Qview'e или, на худой конец, в том, что встроен в популярную файловую оболочку DOS Navigator)

Шаг третий: в winmm.dll найдите строку "AUX", завершающуюся одним или несколькими нулями.

Если эта та строка, которая вам действительно нужна, поблизости должны быть строки "Wave" и "Mixer" или "Midi" (в winmm.dll может быть несколько строк aux, использующихся различными ветвями программы)

Шаг четвертый: забейте строку "AUX" нулями (т.е. символами с кодом \x00, а не символами "0" с кодом \x30). Хотя на самом деле нулем достаточно затереть первую букву "A", но это будет не так аккуратно.

Шаг пятый: создайте командный файл следующего содержания: "ren WINNT\system32\winmm.dll WINNT\system32\winmm.dl_ & ren WINNT\system32\winmm.dl1 WINNT\system32\winmm.dll" и запустите его на выполнение.

Шаг шестой: перезагрузитесь.

Шаг седьмой: удалите WINNT\system32\winmm.dl_ и созданный вами командный файл.

Шаг восьмой: скопируйте измененную WINNT\system32\winmm.dll в папку WINNT\system32\dllcache

<

<

<

This Web server launched on February 24, 1997

Copyright © 1997-2000 CIT, © 2001-2009 CIT Forum

Внимание! Любой из материалов, опубликованных на этом сервере, не может быть воспроизведен в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Подробнее...

Советуем обратить внимание: кузовной ремонт лансер цена от опытной компании 77professional.ru.

Архитектура MP3-плееров

Евгений Рудометов, IT News

В мире высоких технологий аудиоплееры занимают важную позицию. Их производство, осуществляемое большим числом компаний, соизмеримо с выпуском компьютеров и составляет десятки миллионов устройств в год, принося разработчикам, производителям и продавцам огромные доходы и стимулируя рост соответствующего сектора рынка. Широта функциональных возможностей аудиоплееров, их малые габариты, вес и приемлемые цены при высокой технологичности этих устройств обеспечивают им высокую популярность, что, к слову сказать, способствует процветанию многих фирм. В настоящее время на рынке существует обширный модельный ряд аудиоаппаратов разных классов, возможностей и, соответственно, разных ценовых категорий.

Кое-что о мифах

Рассуждая о возможностях современных моделей цифровых аудиоплееров, многие потенциальные пользователи отмечают прежде всего принципиальные отличия в качестве обработки информации в устройствах, созданных на разных типах памяти. Внести ясность в данный вопрос поможет анализ приведенной на рис. 1 схемы. Из него следует, что качество определяется не типом применяемой памяти, а реализованными архитектурой и алгоритмами обработки информации. Однако малые размеры плееров нередко заставляют усомниться в обоснованности цен, по которым их предлагает рынок. Действительно, по габаритам и весу многие изделия скорее напоминают детские игрушки, чем серьезные высокотехнологичные устройства. Кроме того, анализируя перспективность тех или иных моделей аудиоплееров, покупатели учитывают рост функциональных возможностей других устройств – ведь КПК, смартфоны, мобильные телефоны и цифровые камеры нередко также обладают встроенными функциями обработки аудиоданных. Определенную сумятицу в сознание потенциальных пользователей мобильных компьютеров вносят маркетинговые программы фирм, производящих электронные компоненты, включая специализированные процессоры обработки аудиоинформации. В стремлении наглядно продемонстрировать совершенство дизайна и функциональные возможности процессоров представители этих фирм часто выступают с красочными презентациями, в ходе которых превозносят возможности своих компонентов и достигнутые результаты по совершенствованию полупроводниковых технологий и внутренней структуры микросхем. Нередко эти микросхемы содержат не только процессоры, но и память, и элементы интерфейсов, что позволяет говорить о таких микросхемах как о миниатюрных компьютерах. Однако эти микросхемы существенно дешевле содержащих их изделий. При этом из поля зрения потенциального пользователя выпадает множество важнейших нюансов, связанных с проектированием законченных изделий.

Особенности внутреннего устройства плеера

Рис. 2

В качестве примера малогабаритных цифровых аудиоплееров можно привести модель Creative Rhomba NX. Она помещается в руке и управляется с помощью миниатюрных клавиш и встроенного графического дисплея, снабжена функциями работы с FM-радио, обеспечивает воспроизведение и запись. Объем памяти – 256 Мбайт, поддерживается интерфейс USB 2.0. Питание осуществляется от двух стандартных батареек AAA, которых хватает на 14 часов непрерывного воспроизведения (согласно данным производителя). Модель позволяет осуществлять запись с одновременным преобразованием в MP3 любого линейного входящего сигнала, а также с FM-радио и микрофона.

Рис. 3

Структура модели Rhomba NX приведена на рис.3. А на рис. 4–6 представлены фото конструкции с элементами архитектуры этого устройства. Основой аудиоплеера являются процессор Philips SAA7750 и блок памяти. Под управлением ядра процессора информация поступает в аналоговой форме на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который является частью микросхемы процессора Philips SAA7750, приведенной на рис. 5. Прежде чем поступить на АЦП, для обеспечения корректности преобразования аналоговый сигнал подвергается фильтрации, в результате чего из него удаляются верхние составляющие, ограниченные частотой сэмплирования. После преобразования сигнал в цифровой форме записывается в модуль памяти, представленный микросхемами SRAM и флэш-памяти. Для полноты картины необходимо уточнить, что аналоговый сигнал поступает с микрофона или FM-радио. Аудиоинформация может быть введена в аудиоплеер и в цифровой форме – с компьютера посредством интерфейса USB, реализованного на микросхеме Phison PS2002. Дальнейшая процедура обработки аудиоданных происходит согласно схеме, описанной в разделе "Принцип работы".

Рис. 4

На рис. 4–6 приведены фотофрагменты конструкции аудиоплеера, иллюстрирующие его устройство. Здесь же можно видеть основные элементы архитектуры. Так, например, на плате плеера, представленной на рис. 4, слева от ЖК-дисплея расположена быстродействующая микросхема SRAM ISSI IS61LV12816 – 128K x 16 HIGH-SPEED CMOS STATIC RAM емкостью 2 Мбит, обеспечивающая высокую скорость обработки информации.
Она дополняет микросхему флэш-памяти, расположенную под ЖК-дисплеем. Кстати, ЖК- дисплей требует сравнительно высоких уровней напряжения, которые не в состоянии обеспечить батареи питания. Восполнить дефицит призвана микросхема преобразователя питания ELD-4410. Остальные упомянутые микросхемы расположены с обратной стороны платы аудиоплеера (рис. 5).

Рис. 5

Слева от микросхемы Phison PS2002 представлен разъем USB 2.0. Выше и ниже этой микросхемы – многофункциональные переключатели (разобранные), с помощью которых осуществляется ручное управление аудиоплеером. Справа от микросхем Phison PS2002 и Philips SAA7750 на плате расположены аналоговые разъемы головных телефонов и линейного входа. Между ними видны спиралевидные контакты батарей питания, рядом с которыми вертикально расположена еще одна плата, содержащая микросхему FM-радиоприемника Philips TEA5767 (она показана на рис. 6).

Рис. 6

Принцип работы

По типу используемых носителей памяти, обеспечивающих хранение аудиоинформации, цифровые MP3-плееры можно условно разделить на две группы. К первой относятся те из них, что базируются на основе дисковых накопителей на жестких магнитных дисках формата 2,5, 1,8 и 1 дюйм. При этом наибольшие темпы развития демонстрируют компактные модели с 1-дюймовыми дисками. Вторую группу составляют устройства на основе твердотельной памяти, представленной микросхемами флэш-памяти.

Представители каждой группы обладают своими достоинствами. Первые характеризуются высокой емкостью памяти и низкой стоимостью хранения единицы информации. Модели второй – меньшими по сравнению с аналогами, созданными на основе жестких магнитных дисков, размерами, весом и большим временем работы от автономного источника электропитания. Оценивая функциональные возможности обеих групп, необходимо помнить, что, несмотря на отличия в типах носителей памяти, работа всех моделей основана на сходных принципах.

Рис. 1

Принципиальная схема работы цифровых аудиоплееров, созданных на основе накопителей на жестких магнитных дисках (HDD) и микросхемах флэш-памяти, представлена на рис.1. Согласно этой схеме информация, поступающая в аудиоплеер в аналоговой форме, подается на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), с помощью которого аналоговый сигнал в режиме реального времени переводится в цифровую форму (обычно 16бит), после чего записывается в модуль памяти. Последний, как отмечено выше, может быть представлен либо накопителем на жестких магнитных дисках, либо микросхемами флэш-памяти. Кроме аналоговой формы, аудиоинформация может быть введена в аудиоплеер в цифровом виде из компьютера посредством стандартных интерфейсов, например USB.

Конечно, для управления встроенным блоком памяти используются соответствующие электронные схемы. Именно они осуществляют все необходимые преобразования, связанные со сжатием информации. Записанная информация хранится практически неограниченное время, независимо от состояния батарей, что достигается использованием в устройстве энергонезависимой памяти, к которой относятся оба типа указанных носителей.

В цикле воспроизведения записанные в цифровом виде аудиоданные с помощью контроллеров управления памятью считываются с используемого носителя. Они поступают на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), где из цифровой формы представления осуществляется восстановление аналогового сигнала. Далее этот сигнал поступает на последующие электронные каскады, где усиливается до требуемого уровня, достаточного для воспроизведения через головные телефоны или встроенный динамик. Следует подчеркнуть, что класс аудиоплеера определяется, кроме реализованных функциональных возможностей, качеством восстановленного сигнала, который должен быть максимально идентичен исходному.

Вместо заключения

Конечно, приведенной моделью все многообразие аудиоплеееров не исчерпывается, однако ее можно рассматривать в качестве типичного представителя данного класса устройств. Ведь по сути отличие других MP3-плееров заключается именно в их конструктивных особенностях, дизайне, весе и функциональных возможностях, но отнюдь не в основных принципах работы.

В статье использованы открытые материалы компании Creative. Аудиоплееры предоставлены компанией EAST SIDE Consulting.